课题来源：浙江省教育厅科研项目

课题名称：_锂电池正极材料硅酸锰锂的制备和性能研究 Y201119941

负责人姓名：_____彭振博___________

研究期限：2011-10-01-2013年6月

研究成果：

以理论比容量高达333mAhg-1的Li2MnSiO4锂离子电池正极材料为研究对象，采用固相球磨法、喷雾干燥法制备了硅酸锰锂前驱物，再通过高温煅烧制备了碳包覆Li2MnSiO4正极材料，对材料进行了表征和电化学性能测试，得出如下结论：

以PEG10000为助剂，采用湿法球磨、干粉球磨、高温煅烧三步工艺制备了碳包覆的硅酸锰锂，样品空间群为Pmn21，晶格常数a=6.3084Å，b=5.3838 Å，c=4.9690 Å｡样品为纯相，不含MnO、Mn2SiO4等杂相｡通过干粉球磨得到均匀的前驱体粉末，消除了MnO杂相｡加入适量的PEG，可消除Mn2SiO4杂相｡球磨时加入PEG可使原料混合更均匀，球磨效果更好，有助于减小二次颗粒粒径｡PEG在煅烧过程中起到阻止团聚的作用｡PEG并非制备硅酸锰锂的碳源，10%左右的碳含量来源于有机原料，TEM显示包覆效果较好｡PEG辅助固相合成法的最佳工艺条件为煅烧温度为600℃，PEG用量为120g/mol｡室温在30 mAg-1 的电流密度下首次放电容量达193mAhg-1｡200mAg-1的电流密度下最高放电容量达128 mAhg-1｡

采用喷雾干燥法制备了硅酸锰锂的前驱体，经高温煅烧后得到硅酸锰锂正极材料｡喷雾干燥法制备前驱体的关键是得到澄清的溶液｡以乙醇和乙酰丙酮为溶剂，90℃回流4h后喷雾干燥，所得前驱体在氮气气氛下600℃煅烧15h，得黑色Li2MnSiO4/C粉末｡SEM和TEM显示一次粒子的粒径约30nm，HR-TEM显示在Li2MnSiO4纳米晶体颗粒外面包覆一层无定形碳｡本方法所制备的材料粒径小、包覆碳均匀，提高了材料的导电性能，因此有较高的充放电容量｡在30mAg-1的充放电电流密度材料的首次放电容量高达189.1mAhg-1｡电流密度为300mAg-1时，最高放电容量达144.9 mAhg-1，20循环后剩余81.9 mAhg-1｡小电流充放电可以得到较高的首次充放电容量，但循环性能很差，而大电流充放电循环性能有所提高｡